CN106964682B - 一种高温热强旋加热方法及装置 - Google Patents

一种高温热强旋加热方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高温热强旋加热方法及装置；包括一个安装在旋轮架上并与旋轮架同步上下运动的环形感应圈和红外测温头；该环形感应圈套装在旋压芯模上，位于旋轮的下方；当旋压芯模上安装有管坯时，该环形感应圈套于管坯的外部并与管坯的周壁间隙配合；红外测温头位于在旋轮与环形感应圈之间，即红外测温头所处水平面低于旋轮的水平面，高于环形感应圈的水平面；当旋压芯模上安装有管坯时，红外测温头始终指向管坯上、旋轮与环形感应圈之间的区域，该区域即为管坯的红外测温区域；环形感应圈用于给管坯加热区域加热。本装置通过环形感应圈和红外测温头的配合作用，能够在较高温度下进行管坯热强旋成形，实现难变形金属的热强旋加工。

Description

一种高温热强旋加热方法及装置
技术领域
本发明涉及机械工程学科中塑性加工工艺领域，尤其涉及一种高温热强旋加热方法及装置。
背景技术
流动旋压是获得高尺寸精度、高形状精度、高机械性能筒形件的加工方法，克服了一般无缝挤压成形零件的一些缺陷，如壁厚均匀性较差、圆度及直线度较差、甚至机械性能达不到要求等。而流动旋压(一种强力旋压)方法已在航空航天、军事装备、汽车配件等领域获得了应用。目前对于一些较为难变形材料的强力旋压，一般采用对坯料进行加热的方式进行。而所采用的加热方式，基本都是火焰加热或者加热炉加热。前者直接用火焰往旋压毛坯上喷射，这种方法的温度控制能力较差，存在较大的温度偏差，对于成形温度较低、温度范围较大的情况比较适用；后者能比较准确地控制温度，但当毛坯从加热炉中取出，在成形过程中温度不断下降，虽然也可以再采用火焰补热的方法以维持温度，但终究无法较好地实现温度的稳定性。特别对于需要很高成形温度而且温度范围较窄的情况，上述方法均无法完成加热要求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种结构简单、操作方便的高温热强旋加热方法及装置。可有效地提高金属材料高温热强旋的温度控制精度，提高生产效率和产品合格率，降低生产成本。
本发明通过下述技术方案实现：
一种高温热强旋加热装置，包括安装在旋轮架6周围的若干个旋轮7、用于安装管坯8的旋压芯模9；旋压芯模9用于给管坯8提供周向旋转力矩，旋轮7用于给管坯8由外向内提供径向压力；当旋轮架6由上往下移动时，所述旋轮7与管坯8的外壁相接触，并在管坯8的旋转作用下，通过旋轮7给管坯8提供一个径向旋压力矩；
所述高温热强旋加热装置还包括一个安装在旋轮架6上并与旋轮架6同步上下运动的环形感应圈2和红外测温头4；
所述该环形感应圈2套装在旋压芯模9上，位于旋轮7的下方；当旋压芯模9上安装有管坯8时，该环形感应圈2套于管坯8的外部并与管坯8的周壁间隙配合；
所述红外测温头4位于旋轮7与环形感应圈2之间，即红外测温头4所处水平面低于旋轮7的水平面，高于环形感应圈2的水平面；当旋压芯模9上安装有管坯8时，红外测温头4始终指向管坯8上、旋轮7与环形感应圈2之间的区域，该区域即为管坯8的红外测温区域；环形感应圈2用于给管坯8加热区域加热。
所述环形感应圈2连接感应加热器1，红外测温头4连接温度控制器3；所述温度控制器3与感应加热器1电讯连接；红外测温头4将管坯8的红外测温区域所测得的实时温度数据反馈给温度控制器3，温度控制器3再将该实时温度数据与设定温度进行比较后，控制环形感应圈2温度的加/减，进而给管坯8的加热区域提供所需温度。
所述环形感应圈2与旋轮7之间相隔5mm～10mm。
所述环形感应圈2和红外测温头4通过安装架5固定在旋轮架6。
一种高温热强旋加热方法，其包括如下步骤：
步骤一：热强旋成形前，首先调整各旋轮7至管坯8中心线的距离，该距离应小于管坯8的外径，以便使成形时管坯8的壁厚减薄、长度增加；
步骤二：然后移动旋轮架6，使红外测温头4大致对准管坯8的上端起始区域；
步骤三：再设定温度控制器3的控制温度，若管坯8材料的最佳成形温度为T，则设定控制温度为T+30～50℃；
步骤四：完成步骤三后，首先给环形感应圈2通电，使处于环形感应圈2内的管坯8加热区域加热，并升温至设定值，这时旋轮架6按预设速度带动旋轮7往下移动，开始对管坯8进行热强旋加工；
步骤五：在旋轮7向下进给过程中，环形感应圈2不断给旋轮7前方的区域加热，并由红外测温头4适时测量并反馈所测温度至温度控制器3，由温度控制器3适时调整感应加热器1的输出功率，以保持与旋轮7接触的材料处于最佳变形温度下进行塑性变形；
步骤六：当旋轮7向下进给到指定位置时停止，关闭电源，使感应加热器1停止加热；此时，若管坯8达到了所要求的塑性变薄率，则完成热强旋成形；若管坯8未达到所要求的塑性变薄率，则重复步骤一至六，完成多道次旋压，直至管坯8达到所需变薄率。
所述设定控制温度为T+30～50℃，目的在于：之所以要增加30～50℃，是由于环形感应圈2在对管坯8感应加热时，最高温度位于环形感应圈2所形成的圆环内部覆盖区域，圆环内部覆盖区域之外的温度逐渐降低，而红外测温头4的红外测温点的位置比旋轮7更临近该圆环内部覆盖区域(即最高温度区域)，因此，测温点的温度应比管坯8的材料变形部位的温度略高，这样才能使管坯8变形区域获得最佳变形温度。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
本发明高温热强旋加热装置还包括一个安装在旋轮架6上并与旋轮架6同步上下运动的环形感应圈2和红外测温头4；该环形感应圈2套装在旋压芯模9上，位于旋轮7的下方；当旋压芯模9上安装有管坯8时，该环形感应圈2套于管坯8的外部并与管坯8的周壁间隙配合；红外测温头4位于在旋轮7与环形感应圈2之间，即红外测温头4所处水平面低于旋轮7的水平面，高于环形感应圈2的水平面；当旋压芯模9上安装有管坯8时，红外测温头4始终指向管坯8上、旋轮7与环形感应圈2之间的区域，该区域即为管坯8的红外测温区域；环形感应圈2用于给管坯8加热区域加热。采用这种结构布局，能够适应成形温度范围窄的难变形金属，温度控制精度达到±5℃，有利于提高零件的壁厚均匀性、性能均匀性和产品稳定性。
本发明通过环形感应圈2和红外测温头4的配合作用，能够在较高温度(大于1000℃)下进行管坯热强旋成形，实现难变形金属的热强旋加工。
附图说明
图1为本发明高温热强旋加热装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
实施例
如图1所示。本发明公开了一种高温热强旋加热装置，包括安装在旋轮架6周围的若干个旋轮7、用于安装管坯8的旋压芯模9；旋压芯模9用于给管坯8提供支撑，旋轮7用于给管坯8由外向内提供径向压力；当旋轮架6由上往下移动时，所述旋轮7与管坯8的外壁相接触，并在管坯8的旋转作用下，通过旋轮7给管坯8提供一个径向旋压力；
所述高温热强旋加热装置还包括一个安装在旋轮架6上并与旋轮架6同步上下运动的环形感应圈2和红外测温头4；
所述该环形感应圈2套装在旋压芯模9上，位于旋轮7的下方；当旋压芯模9上安装有管坯8时，该环形感应圈2套于管坯8的外部并与管坯8的周壁间隙配合；
所述红外测温头4位于在旋轮7与环形感应圈2之间，即红外测温头4所处水平面低于旋轮7的水平面，高于环形感应圈2的水平面；当旋压芯模9上安装有管坯8时，红外测温头4始终指向管坯8上、旋轮7与环形感应圈2之间的区域，该区域即为管坯8的红外测温区域；环形感应圈2用于给管坯8加热区域加热。
所述环形感应圈2连接感应加热器1，红外测温头4连接温度控制器3；所述温度控制器3与感应加热器1电讯连接；红外测温头4将管坯8的红外测温区域所测得的实时温度数据反馈给温度控制器3，温度控制器3再将该实时温度数据与设定温度进行比较后，控制环形感应圈2温度的加/减，进而给管坯8的加热区域提供所需温度。
所述环形感应圈2与旋轮7之间相隔5mm～10mm。
所述环形感应圈2和红外测温头4通过安装架5固定在旋轮架6。
本发明高温热强旋加热方法，可通过如下步骤实现：
步骤一：热强旋成形前，首先调整各旋轮7至管坯8中心线的距离，该距离应小于管坯8的外径，以便成形时使管坯8的壁厚减薄、长度增加；
步骤二：然后移动旋轮架6，使红外测温头4大致对准管坯8的上端起始区域；
步骤三：再设定温度控制器3的控制温度，若管坯8材料的最佳成形温度为T，则设定控制温度为T+30～50℃；
步骤四：完成步骤三后，首先给环形感应圈2通电，使处于环形感应圈2内的管坯8加热区域加热，并升温至设定值，这时旋轮架6按预设速度带动旋轮7往下移动，开始对管坯8进行热强旋加工；
步骤五：在旋轮7向下进给过程中，环形感应圈2不断给旋轮7前方的区域加热，并由红外测温头4适时测量并反馈所测温度至温度控制器3，由温度控制器3适时调整感应加热器1的输出功率，以保持与旋轮7接触的材料处于最佳变形温度下进行塑性变形；
步骤六：当旋轮7向下进给到指定位置时停止，关闭电源，使感应加热器1停止加热；此时，若管坯8达到了所要求的塑性变薄率，则完成热强旋成形；若管坯8未达到所要求的塑性变薄率，则重复步骤一至六，完成多道次旋压，直至管坯8达到所需变薄率。
设定控制温度为T+30～50℃，目的在于：之所以要增加30～50℃，由于环形感应圈2在对管坯8感应加热时，最高温度位于环形感应圈2所形成的圆环内部覆盖区域，圆环内部覆盖区域之外的温度逐渐降低，而红外测温头4的红外测温点的位置比旋轮7更临近该圆环内部覆盖区域(即最高温度区域)，因此，测温点的温度应比管坯8的材料变形部位的温度略高，这样才能使管坯8变形区域获得最佳变形温度。
如上所述，便可较好地实现本发明。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高温热强旋加热方法，采用高温热强旋加热装置，其包括安装在旋轮架(6)周围的若干个旋轮(7)、用于安装管坯(8)的旋压芯模(9)；旋压芯模(9)用于给管坯(8)提供支撑，旋轮(7)用于给管坯(8)由外向内提供径向压力；当旋轮架(6)由上往下移动时，所述旋轮(7)与管坯(8)的外壁相接触，并在管坯(8)的旋转作用下，通过旋轮(7)给管坯(8)提供一个径向旋压力；
其特征在于，所述高温热强旋加热装置还包括一个安装在旋轮架(6)上并与旋轮架(6)同步上下运动的环形感应圈(2)和红外测温头(4)；
所述该环形感应圈(2)套装在旋压芯模(9)上，位于旋轮(7)的下方；当旋压芯模(9)上安装有管坯(8)时，该环形感应圈(2)套于管坯(8)的外部并与管坯(8)的周壁间隙配合；
所述红外测温头(4)位于在旋轮(7)与环形感应圈(2)之间，即红外测温头(4)所处水平面低于旋轮(7)的水平面，高于环形感应圈(2)的水平面；当旋压芯模(9)上安装有管坯(8)时，红外测温头(4)始终指向管坯(8)上、旋轮(7)与环形感应圈(2)之间的区域，该区域即为管坯(8)的红外测温区域；环形感应圈(2)用于给管坯(8)加热区域加热；
所述环形感应圈(2)连接感应加热器(1)，红外测温头(4)连接温度控制器(3)；所述温度控制器(3)与感应加热器(1)电讯连接；红外测温头(4)将管坯(8)的红外测温区域所测得的实时温度数据反馈给温度控制器(3)，温度控制器(3)再将该实时温度数据传递给感应加热器(1)，并由感应加热器(1)作出比较后，控制环形感应圈(2)温度的加/减，进而给管坯(8)的加热区域提供所需温度；
高温热强旋加热步骤如下：
步骤一：热强旋成形前，首先调整各旋轮(7)至管坯(8)中心线的距离；
步骤二：然后移动旋轮架(6)，使红外测温头(4)对准管坯(8)的上端起始区域；
步骤三：再设定温度控制器(3)的控制温度，若管坯(8)材料的最佳成形温度为T，则设定控制温度为T+30～50℃；
步骤四：完成步骤三后，首先给环形感应圈(2)通电，使处于环形感应圈(2)内的管坯(8)加热区域加热，并升温至设定值，这时旋轮架(6)按预设速度带动旋轮(7)往下移动，开始对管坯(8)进行热强旋加工；
步骤五：在旋轮(7)向下进给过程中，环形感应圈(2)不断给旋轮(7)前方的区域加热，并由红外测温头(4)适时测量并反馈所测温度至温度控制器(3)，由温度控制器(3)适时调整感应加热器(1)的输出功率，以保持与旋轮(7)接触的材料处于变形温度下进行塑性变形；
步骤六：当旋轮(7)向下进给到指定位置时停止，关闭电源，使感应加热器(1)停止加热；此时，若管坯(8)达到了所要求的塑性变薄率，则完成热强旋成形；若管坯(8)未达到所要求的塑性变薄率，则重复步骤一至六，完成多道次旋压，直至管坯(8)达到所需变薄率。
2.根据权利要求1所述高温热强旋加热方法，其特征在于，所述设定控制温度为T+30～50℃，目的在于：之所以要增加30～50℃，由于环形感应圈(2)在对管坯(8)感应加热时，最高温度位于环形感应圈(2)所形成的圆环内部覆盖区域，圆环内部覆盖区域之外的温度逐渐降低，而红外测温头(4)的红外测温点的位置比旋轮(7)更临近该圆环内部覆盖区域，因此，测温点的温度应比管坯(8)的材料变形部位的温度高，这样才能使管坯(8)变形区域获得最佳变形温度。
3.根据权利要求2所述高温热强旋加热方法，其特征在于：所述环形感应圈(2)与旋轮(7)之间相隔5mm～10mm。
4.根据权利要求1至3中任一项所述高温热强旋加热方法，其特征在于：所述环形感应圈(2)和红外测温头(4)通过安装架(5)固定在旋轮架(6)上。
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